dmg2004

18
Historische Erdbeben Historische Erdbeben und und Baustoffe Baustoffe historischer Tragstrukturen historischer Tragstrukturen Maria Bostenaru Maria Bostenaru GK 450, Uni Karlsruhe (TH) GK 450, Uni Karlsruhe (TH)

Upload: maria-bostenaru

Post on 11-Jul-2015

154 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Dmg2004

Historische ErdbebenHistorische Erdbebenundund

BaustoffeBaustoffehistorischer Tragstrukturenhistorischer Tragstrukturen

Maria BostenaruMaria Bostenaru

GK 450, Uni Karlsruhe (TH)GK 450, Uni Karlsruhe (TH)

Page 2: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

EinführungEinführung� Historische Baustoffe =

� Teil der erhaltenswerten Merkmalen von Bauten

� Zeugen der Vergangenheit in urbanen Umgebungen

� Historisch bedeutsame Bauwerke getroffen von� der Veralterung ihrer Baustoffe (gleichmäßig)� Naturkatastrophen wie Erdbeben

(ungleichmäßig)

Page 3: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

ErdbebenwirkungErdbebenwirkung

� Naturkatastrophen wie Erdbeben wirken ungleichmäßig� in städtischen Gebieten� auf einzelne Bauten

� Das Versagensmuster ist ausschlaggebend dafür, wo die historische Bausubstanz am meisten gefährdet ist.

Page 4: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

FallstudienFallstudien

�� HolzrahmenHolzrahmen�� Alpengebiet (Fachwerkbauten)Alpengebiet (Fachwerkbauten)�� Portugal (Portugal (PombalinoPombalino--bauten)bauten)

�� EisenEisen--/Stahlrahmen/Stahlrahmen�� Deutschland (Eisenskelett)Deutschland (Eisenskelett)�� Iran (Stahlskelett)Iran (Stahlskelett)

�� StahlbetonrahmenStahlbetonrahmen�� Rumänien (Neues Bauen)Rumänien (Neues Bauen)�� GriechenlandGriechenland

Page 5: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

HolzrahmentragwerkeHolzrahmentragwerke

�� AlpengebietAlpengebiet

�� FachwerkbauFachwerkbau

�� 1356 1356 –– ErdbebenErdbebenim Baselim Basel

�� PortugalPortugal

�� PombalinoPombalino--GebäudeGebäude

�� 1755 1755 –– Erdbeben in Erdbeben in LissbonnLissbonn

Page 6: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

Fachwerkbauten Fachwerkbauten im Alpengebietim Alpengebiet

�� HolzeigenschaftenHolzeigenschaften

���������

����� ����������� ��� � �������� ������������ �������� �

��������� ��� ����������� ������������������������� �������� ��!��"��#�$����"�% ������&�������'�()�������&�����������)����������*���+�'�����'������������'&���,�-��������.����"�/�-� �$���������&���+�����0������!�������� �1������$�����'�

(��*��� �������$����

.������ ��� ��������

.�����*��)�� �&���2������#����3�4������������/����5� 63�7��������������-����5� 63�1����������������#���5� 63�����$����������28��5� 6�

0�*���*"�(��$���*��&�����*���*���������9��/5�:"��/5#�"��-5#�"��/5#���&����%5#��� '�;����9��#5�#"��/5�/"��#5�,"��/5�-"��/5�:�� '�.����)&��9��/5�/"��-5�-"��/5�%"��%5�%"�#�5#��� '���)&��9��#5�#"��/5�/"��#5�,"��/5�-"��#5�%��&����/5�%� '�����$�9��#5�%��&����/5�:�� '�;�� ����*9��#5�%"��/5�:��&����%5#�� �����&�"��8�,�'�

(��*��� ����<��$����

7���������&������� ���*�

.�����*��)�� �&���2#�����,,���3�4�����������#-���5� 63�7����������������:���5� 63�1��������������:,���5� 63�����$������������

7����� .�����

.�����*��)�� �&���2������#����3�4������������/����5� 63�7��������������-����5� 63�1����������������#���5� 63�����$����������28��5� 6�

#�-�� �&�����1������'�1����9�!��#'-� ���':� ��=��������$����%� ��,'- ��=�������'�

7���� .�����

.�����*��)�� �&���2������#����3�4������������/����5� 63�7��������������-����5� 63�1����������������#���5� 63�����$����������28��5� 6�

�=�����*�������:5:�� ��&�#:5/�� '�����&�"��8�,��

Page 7: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

PombalinoPombalino--GebäudeGebäude

DeckenDecken

Stahlrohren oder Stahlrohren oder herkömmliche Nägel, herkömmliche Nägel, Bolzen zur Verstärkung Bolzen zur Verstärkung des Bundesdes Bundes

FRP VerstärkungFRP Verstärkung

Materialverschleiß des Materialverschleiß des HolzesHolzes

mangelhafter Verbund mangelhafter Verbund zum Mauerwerkzum Mauerwerk

DachDach

Stahl/Stahlbetonträger Stahl/Stahlbetonträger unterhalb des Dachsunterhalb des Dachs

Stahlspanelemente, Stahlspanelemente, --kabel, kabel, --anker von Wand anker von Wand zu Wandzu Wand

„out„out--ofof--plane“ Gefahrplane“ Gefahr

mangelhafter Verbund mangelhafter Verbund (Mauerwerk zu Mauerwerk (Mauerwerk zu Mauerwerk und und

Mauerwerk zu Rahmen)Mauerwerk zu Rahmen)

AusfachungAusfachung

VerstärkungsVerstärkungs--maßnahmemaßnahme

Seismischer Seismischer MangelMangel

QUELLE: R. QUELLE: R. CardosoCardoso, M. , M. LopesLopes, R. , R. BentoBento, and D. D‘, and D. D‘AyalaAyala: „: „HistoricHistoric, , bracedbraced frameframetimbertimber buildingsbuildings withwith masonrymasonry infillinfill (‚(‚PombalinoPombalino‘ ‘ buildingsbuildings)“, WHE )“, WHE reportreport #92#92

Page 8: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

Holzrahmen Holzrahmen -- MaterialvergleichMaterialvergleich

Pinie und EichePinie und EicheEicheEicheDeckenDecken

Pinie und EichePinie und EicheEicheEicheDachDach

Pinie und EichePinie und EicheEicheEiche

(manchmal Tanne)(manchmal Tanne)RahmenRahmen

KalksandsteinKalksandsteinLehmLehmAusfachungAusfachung

PortugalPortugalAlpengebietAlpengebiet

Page 9: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

�� IranIran�� 2003 2003 –– Erdbeben in Erdbeben in

BamBam

(Photo Hashemi et al)(Photo Hashemi et al)

Wohnbauten mit Eisen oder Wohnbauten mit Eisen oder StahlskelettStahlskelett

�� DeutschlandDeutschland�� 1978 1978 –– Erdbeben in Erdbeben in

AlbstadtAlbstadt

Page 10: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

Wohnbauten mit Stahlskelett in IranWohnbauten mit Stahlskelett in Iran

Verstärkung der Verstärkung der VerbindungVerbindung

Bewehrung der Bewehrung der Verbindung mit Verbindung mit StahlplattenStahlplatten

Exzessive Exzessive DrehungenDrehungen

Scherversagen der Scherversagen der SchweifstellenSchweifstellen

SetzungSetzung

--Gleitung zwischen Träger Gleitung zwischen Träger und Stützenund Stützen

unausreichende unausreichende Sitzbreite der Träger auf Sitzbreite der Träger auf den Stützenwinkelnden Stützenwinkeln

VerbindungenVerbindungen

Horizontale Streben Horizontale Streben geschweift an die geschweift an die Dach/DeckenträgerDach/Deckenträger

Teilweise/ ganzes Teilweise/ ganzes EinsturzEinsturz

--unausreichende unausreichende DachunterstützungDachunterstützung

schwere, flexible Dächerschwere, flexible Dächer

Dach und Dach und DeckenDecken

Hinzufügen von Hinzufügen von konzentrischen konzentrischen StrebenStreben

GeschossknickenGeschossknickenausreichende ausreichende Scherfestigkeit der Scherfestigkeit der GeschosseGeschosse

weiches Geschossweiches GeschossRahmenRahmen

Hinzufügen von Hinzufügen von konzentrischen konzentrischen StrebenStreben

outout--ofof--planeplane

X RisseX Risseausreichende inausreichende in--plane plane Steifigkeit > Steifigkeit > SeitenfestigkeitSeitenfestigkeit

nicht verankerte Wändenicht verankerte WändeAusfachungAusfachung

Seismische Seismische ErtüchtigungErtüchtigung

ErdbebenErdbeben--schadensmusterschadensmuster

erdbebenresistente erdbebenresistente EigenschaftenEigenschaften

seismische Mängelseismische Mängel

NACH: B.H. Hashemi and M.G. NACH: B.H. Hashemi and M.G. AshtianyAshtiany: „Semi: „Semi--rigidrigid steelsteel frameframe withwith ‚‚KhorjineeKhorjinee‘ ‘ connectionsconnections“, WHE “, WHE reportreport #26#26

Page 11: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

Metallrahmen Metallrahmen -- MaterialvergleichMaterialvergleich

StahlbetonStahlbetonSteineisenSteineisenDeckenDecken

StahlbetonStahlbetonSteineisenSteineisenDachDach

StahlStahlEisenEisenRahmenRahmen

BacksteinBacksteinLochbacksteinLochbacksteinAusfachungAusfachung

Iran*Iran*DeutschlandDeutschland

* 3 verschiedene Typen (Quelle: BEE)* 3 verschiedene Typen (Quelle: BEE)

Page 12: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

StahlbetongebäudeStahlbetongebäude

�� RumänienRumänien

�� 1940 und 1977 1940 und 1977 ––VranceaVrancea ErdbebenErdbeben

�� GriechenlandGriechenland

�� u.a. 1978 Erdbebenu.a. 1978 Erdbebenin Thessaloniki in Thessaloniki

StahlbetonDecken

StahlbetonDach

StahlbetonRahmen (Skelett)

BacksteinAusfachung

Page 13: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

StahlbetongebäudeStahlbetongebäude�� RumänienRumänien

���������

����� �������������� ����

�� !�!� ���!���

���� ������� ��� !�!� ���� � �������� ����������"������� ��

�����������)&��

.����&�!������������������&���>����&�'�������&�*����������&����!��<�$���)��������'�7���?������&���>����&�����������)&������������+��&���0�$)�&������������������&������������&������&����������������*� �.�����*��+����

?������������@�����&�������������)&�"�����������������!��.�����*�������&�&����"�&���������������&����������������������

�������;����"�A���� ���;�������&��B�������

;� )������?�����������!�������� ���&��������������0��&�;'��$����&���B��*��3�#0��&�;'�?���� ����&���;������ ���(� ����&�C�� ��"� �����������������$����3�/0'��)�$���&���;�����3�,0"�/;'�?���+����&���;������ ���C�����3�-0'�����=��������&����$�$�������B��*���*� �1���������������3�%0'�.������&����$�$�������B��*��3�20'�C�� ��&���&�����=����*����$���� ��&�3�:0"�,;'�<�����B��*'�

(�*��+��!��������)&�9��0'�0��+������������3�#0'��$����� �3�/0'��$�����+$���������&��$$���3���;'�1��������&����� �=��*��3��$;'�1��������&���D�=��*��3�,0"�#;'��$$������&���C�����������&3�-0"�/;'�7����&����$�+���3�%0'�.������&����$�$�������C���������3�,;'�1����������3�-;'�7���������������3�20"�%;'�1���������$������#��5 /��E1/2�7F%�: 3�BG-#�7H���3�:0"�2;'�?��������&���1���������&��;�� �3�80"�:;'���������+��&���������)&���&���$�������&�����+�*�3�8;'�?��$�&�������*�������C����������)&���&�������)&�3���;'�C�������&���?��$�&������3���0"���;'�1��������&���@)&���&��'�&�����+�*�3��#�;'�D�=��*3��#$;'��� �=��*3��/;'�C�����������=������'�

��+�*��

1��&�������$����������;�� �� ���&����)��'�����+���� )������������&�����+�*��$�������9��$��������!��&���?���������)�"� ��� ������������ ) ����&��+�������������� �'�D�������=�������!��$�����0�$)�&���������&���4� �����&�1���������������������'�B������828��*�����������0��&�&������)&��$�� �.�&$�$���8,�9����"%���&���������1������� ����������)$��!�������������� �7���� �����3��������&��?��$�&��&�����+�*�$������� ���&���&���&����������&��0�����������I��=��=����I�3��������&���&�������������������J���$������'�

��

@�������0�������9�����������+�*�9�4���������&��$�=�������&���1����"�������&����)�$��������&�1��&��=�����������0�����'����������������&��������$������'���+�*����.0"��E0"�#E0���&�!����+�����1�$��$����)&��'� ���������&����*����+�*�9��=��&$�+���� ���,-K�������;����������&��&�����+�*�"��$�����&���J���$������� ����������?�����*��&�����+�*���������������� ����� ��"�;������&����=��&$�+��������&���D��������� ������==������ ������������������������'�<�� ���������9�����*������;������ �����$���+$����&��������&�������&�����+�*��������������)�������"�1����$�=������"�������&����)�$������"� ���������)��������=����������0�����'�C��� ����=�����������&����$���"�!������������"�1����������3�������A���� ���;����'�D�$���&�����+��&�����1���L=9�;�����!�������&����0�� �� ���1���!�����*�"�4��������� �.&��&���M0��&��E0"�1�����&���1������������ ���1�������������� �.&��&�����+�*��������������=��&$�+���� ���������;������ �.0��&�&��������0��������������1���"��8:#�'�

�������;�=������������1������4��&�+�����$�=��������?����+������;���$��&�9��'�C���������� �&�����+�*���$$�����3�#'�.�������&�����+�*��&�����1��*�3�/'�1�����$$������ ���C�� ���� ��3�,'�.������&����$�������1���+$��&����3�-'�1����)&����1��������&���1��������$�����&�3�%'�<����1�����������3�2'�E$����)���$���&��3�:'�<����J���$+�������������&�$�������3�8'�?��������&���J���$+�����&����)�$������3���'�1����$����)�����������3���'�.�������3��#'�1�������3��/'����������3��,'�?��=��*�'�

;� )���������+�*�� �������!������������������������)&���?����������9��0'�0��+������������3�#0'��$����� �3�/0'��$�����+$���������&��$$���3��;'�1��������&���D����&��� �=��*��3�#;'�1��������&���1�&����$���3�/;'�7����&����$�+���3�,0��&�;'������$$�����&���C�����������&3�-;'�1����������3�%;'�7���������������3�-0'�.�������&�����+�*��&�����1��*�3�%0'�.������&����$�$�������C���������3�2;��&�0'�1���������$����3�:;��&�0'�?��������&���1��������#��5 N�����BG-#�:�#: ���+��>����+�*������������)$����&��������,�O,�O, ���B�������3�80"���;'�������3���0"���;'�1�������� ���1/��3���0'����������3��#�;'�D�=��*3��#$;'��� �=��*3��/;'�;�=�������&���1�&����$���3��'��,;'�����+����&���#"-� �>��'�

��)���

1��&�������$����������;�� �� ���&��&����+�*��'�D�����"��=�������!������������1����"��������&���4� ����&�&���1�����������������B����"��828�'�

7��� ��������)������&������)�����$�����&�$��������B����"��828��

������)��9�=�����������0����3�;��������$��&� ������ ���;������ ��$�����&�����������"�1���!���������� �����������'����*����)��9�;����� �������)����������)���"�&���&����)���!��&��������������� �������������?�����*�����&������ ���(��������'�1��&���������)������'�����)��������$���=��&��G��������'�G�����������������+��&�����0�$)�&��L=9��K�,-K�;������ �.&�"� ��� ��������������1���"��8:#��

�������;�=������������1������4��&�+�����$�=��������?����+������;���$��&�9��'�?��=��*�������3�#'�>� $�&��������3�/'�;�&�*�����&���7����$���3�,'�1����$$������ ���C�� ���� ��3�-'�.������&����$�������C��������3�%'�1����)&����1��������&���1��������$�����&�3�2'�7����&����$�+�������������3�:'�1�����&�1��������������3�8'�E$����)�����)�$��3���'�<����1�����������3���'�<����J���$+�������������&�$�������3��#'�?��������&���J���$+�����&����)�$������3��/'�.�������3��,'�1�������3��-'����������3��%'�?��=��*�3��2'�>� $�&����=�������

;�=������� ���0������$����.=�OL&���*9��'�?��=��*�������3�#'�������� ���������$����3�/'�;����P�����3�,'�B��������� ���0���$�3�-'�?��=��*�'������D<G.;G��#�����;����P������$���/ �Q����$����-� ������"�#� �1�����������&�0���$��!��;��!���L='����)��� ����������!�������&���@����9�1���=��������3�M ������ ����������B������3�B��������� ��������"� ���.=�OL&���*��$�������'�

7�����&�7�����

.�������7����=�������������������*������������$������"����&����=���+$���,"- ���&'�����+���������������*��M�$��������+���'�7���4� ����&�&���1����������&����+�&�C�����������=�������!������������1�����!���������B����"��828��

.�����&��������������!���������+��&���B������������������������&��������>)��������&��

;�� =�����9�������;�����������������$������ �"��)�����;�����$���!�����������B�������&�E���$���������)&�'�1����=�����9�������;�����������������$������ �$����'����==���+��9�������;����"� ����$�� �R$����&������==���+���������������$������ ��)&�'������1���"��8:#��

Page 14: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

Datenstruktur in der WHEDatenstruktur in der WHE

Structural element Building materials

Structural element Seismic defficiencyEarthquake resilient

featuresEarthquake

damage patterns

Seismic defficiency Seismic strengthening provision

Characteristicstrength

Mix proportion/dimensions

Page 15: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

VergleichVergleich

� Holztragwerke werden von Erdbeben weniger beschädigt und der Baustoff ist dementsprechend weniger gefährdet

� Stahl/Eisenelemente werden ebenfalls gut erhalten, Gegebenfalls werden neue Ertüchtigungselemente hinzugefügt

� Stahlbetonrahmenelemente werden von Starkbeben in der Regel in großem Umfang beschädigt. Reparatur-oder Ertüchtigungsmaßnahmen vorbeschädigter Bauten umfassen bedeutende Veränderungen in das Baustoff

� Die Erhaltung des Baustoffs gestaltet sich damit sehr unterschiedlich bei dem Tragwerk historischen Rahmenbauten und hängt vor der Stärke des Bebens vom Material der Tragstruktur ab.

Page 16: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

SchlussfolgerungenSchlussfolgerungen

� Historische/archäologische Zeugen einer Bauzeit und damaliger Bautechnik – gefährdet durch:� von Naturkatastrophen zugefügten Schäden

� durch Maßnahmen� zur Reparatur der Schäden� vorbeugender Ertüchtigung

� Das Kriterium der Denkmalpflege „Erhaltung der urbanen historischen Bausubstanz und deren Baustoffe“ ist zu erfüllen

Page 17: Dmg2004

DMG 2004, KarlsruheDMG 2004, Karlsruhe Maria BostenaruMaria Bostenaru

QuellenQuellen

�� M. Bostenaru Dan: „Fachwerkhaus in Dreiländereck M. Bostenaru Dan: „Fachwerkhaus in Dreiländereck (Half(Half--timberedtimbered houshous)“, WHE )“, WHE report report #98#98

�� R. R. CardosoCardoso, M. , M. LopesLopes, R. , R. BentoBento, and D. D‘, and D. D‘AyalaAyala: : „„HistoricHistoric, , bracedbraced frameframe timbertimber buildingsbuildings withwith masonrymasonryinfillinfill (‚(‚PombalinoPombalino‘ ‘ buildingsbuildings)“, WHE )“, WHE reportreport #92#92

�� M. Bostenaru Dan: „M. Bostenaru Dan: „PrefabricatedPrefabricated metal metal constructionconstruction of of thethe Modern Modern MovementMovement“, WHE “, WHE reportreport #95#95

�� B.H. Hashemi and M.G. B.H. Hashemi and M.G. AshtianyAshtiany: „Semi: „Semi--rigidrigid steelsteelframeframe withwith ‚‚KhorjineeKhorjinee‘ ‘ connectionsconnections“, WHE “, WHE reportreport #26#26

�� M. Bostenaru Dan: „M. Bostenaru Dan: „EarlyEarly reinforcedreinforced concreteconcrete frameframecondominiumcondominium buildingbuilding withwith masonrymasonry infillinfill wallswalls designeddesignedforfor gravitygravity loadsloads onlyonly“, WHE “, WHE reportreport #96#96

WHE = World WHE = World HousingHousing Encyclopedia http://Encyclopedia http://www.worldwww.world--housing.nethousing.net//

Page 18: Dmg2004

Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!Aufmerksamkeit!